基于虛擬現(xiàn)實(shí)的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)資源數(shù)字化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳少華

摘? 要： 傳統(tǒng)的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)資源數(shù)字化管理系統(tǒng)效率低，管理過程安全性差。為了解決上述問題，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究一種新的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)資源數(shù)字化管理系統(tǒng)。將傳統(tǒng)的上位機(jī)與RI8Q微處理器進(jìn)行結(jié)合，共同處理和監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，選擇RI8Q微處理器處理數(shù)據(jù)，同時(shí)加入NAND結(jié)構(gòu)的存儲器。通過需求分析、建模、代碼編寫、系統(tǒng)調(diào)試實(shí)現(xiàn)軟件程序。為檢測管理系統(tǒng)效果，分別設(shè)定效率檢測實(shí)驗(yàn)和安全性檢測實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，基于虛擬現(xiàn)實(shí)的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)資源數(shù)字化管理系統(tǒng)管理過程安全性很高，效果更好。

關(guān)鍵詞： 非物質(zhì)文化遺產(chǎn); 數(shù)字化管理; 系統(tǒng)設(shè)計(jì); 虛擬現(xiàn)實(shí); 數(shù)據(jù)處理; 安全性檢測

Abstract： A new digital management system for the intangible cultural heritage resources is studied based on the VR （virtual reality） technology because the management efficiency and management process security of the traditional digital management system for the intangible cultural heritage resources are poor. The traditional upper computer is combined with RI8Q microprocessor to process and monitor system data. The selected RI8Q microprocessor is used to process the data and the memorizer with NAND structure is added in the system. The development of the software program is implemented by means of the requirements analysis， modeling， code compilation， and system debugging. The efficiency detection experiments and the security detection experiments were set respectively to detect the effect of the management system. The results show that the VR?based digital management system of the intangible cultural heritage resources has high security in the management process and has good effect.

Keywords： intangible cultural heritage; digital management; system design; virtual reality; data processing; security detection

0? 引? 言

目前，世界各地對物質(zhì)文化遺產(chǎn)進(jìn)行了大量的研究和保護(hù)，然而非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)工作卻比較落后。在我國保護(hù)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)這一領(lǐng)域，屬于剛剛起步階段[1]。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)為人們提供了新的檢索方式，因此利用物聯(lián)網(wǎng)對非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字資源進(jìn)行管理是一個很有發(fā)展前景的構(gòu)想[2]。本文從非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的管理需求出發(fā)，通過宏觀分析，引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立一種新的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)資源數(shù)字化管理系統(tǒng)，對系統(tǒng)的處理器、存儲器和傳輸器進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分析系統(tǒng)功能[3]。通過與傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行對比，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的管理效果。本文的研究對于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的管理有重要意義。

1? 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于虛擬現(xiàn)實(shí)的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)資源數(shù)字化管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。觀察圖1可知，本文將傳統(tǒng)的上位機(jī)與RI8Q微處理器進(jìn)行結(jié)合，共同處理和監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)。上位機(jī)是整個通信系統(tǒng)的核心部分，能對整個局域網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的控制與管理。RI8Q微處理器整體的操作系統(tǒng)是WinCE。處理器是整個控制中心，也是最主要的中樞部分[4?5]。RI8Q微處理器結(jié)構(gòu)如圖2所示。

本文選擇的RI8Q微處理器具有兼容性強(qiáng)、功率低、速度快、集成度高等優(yōu)點(diǎn)。在PUC方面，采用KY400架構(gòu)，具有最先進(jìn)的節(jié)能高性能技術(shù)。該CPU的制造工藝讓微處理器的主頻提高了2.5 GHz，同時(shí)優(yōu)化內(nèi)部的控制器，并在該結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝了業(yè)界領(lǐng)先的LPD4內(nèi)存[6]。在工藝上，CPU使用高密度集成、高性能的28HPM工藝，使得CPU主頻達(dá)到2.3 GHz時(shí)不會產(chǎn)生更高的能耗。還采用最新的信號處理器，可以讓多種應(yīng)用程序以超低的功耗運(yùn)行，更快的進(jìn)行高級編輯[7]。

本文設(shè)計(jì)的存儲器使用的是新一代的數(shù)據(jù)存儲器NAND結(jié)構(gòu)，具有體積小、能耗低、容量大等特點(diǎn)。通過分時(shí)復(fù)用傳遞數(shù)據(jù)命令，經(jīng)過讀/寫、擦除，送出的地址[8]為56 B。存儲器結(jié)構(gòu)如圖3所示。

該結(jié)構(gòu)的器件由8個塊組成，每塊有48頁，每頁[9]有546 B。本存儲器內(nèi)部有兩個存儲區(qū)，分別為內(nèi)存儲區(qū)和外存儲區(qū)。內(nèi)部存儲區(qū)域包含了324 B，雙映射字節(jié)占128 B，剩下的則是尋址的普通字節(jié)[10]。本存儲器的單片機(jī)部分還設(shè)有一個8 KB的RAM，尋址范圍可覆蓋到84 KB以外的外部存儲器地址，單片機(jī)外部設(shè)有一個存儲器接口，用于訪問來自外部存儲器的數(shù)據(jù)[11]。

傳輸器是由光纖產(chǎn)生隔離傳輸設(shè)備，其用了光纖傳輸信號，可以在一定程度上隔離高低壓，在系統(tǒng)遭受巨型雷電打擊的情況下不會使雷電信號進(jìn)入系統(tǒng)。此方法不僅可以生成避雷器數(shù)字化監(jiān)測，而且消除了系統(tǒng)大概率遭雷擊的可能性。傳輸器傳輸過程如圖4所示。

傳輸器傳輸?shù)男盘栔饕兴姆N。第一種是正常的視頻信號，其是一種視頻基帶類信號，是非平衡方式。雙絞線傳輸具有極強(qiáng)的抗干擾力，因此要使用雙絞線傳輸視頻信號，則需將視頻信號轉(zhuǎn)換成平衡信號。第二種是平衡模式的視頻信號。大部分監(jiān)控設(shè)備的輸入端口都是非平衡方式的，因此需把雙絞線傳輸過來的平衡信號再轉(zhuǎn)換成非平衡信號。第三種是高磁通量信號。它只起到平衡與非平衡之間轉(zhuǎn)換的作用，不會帶來失真，更不會產(chǎn)生噪聲。第四種是非平衡信號。由于視頻信號在雙絞線上傳輸時(shí)信號的衰減特別嚴(yán)重，所以在雙絞線傳輸之后的信號，一般情況下都經(jīng)過一個放大電路，然后對于衰減情況采取修復(fù)模式，最終變換成非平衡信號，供監(jiān)視器等后級器材使用。

2? 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，對軟件進(jìn)行開發(fā)。軟件開發(fā)流程是先對系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析，根據(jù)分析的需求建立基本模型，設(shè)計(jì)系統(tǒng)模塊和數(shù)據(jù)庫。分解模塊后，針對每個模塊編寫對應(yīng)的代碼，整合各個模塊的功能并進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題后，再針對問題進(jìn)行擴(kuò)展和完善。為了確保系統(tǒng)的安全性，在登錄時(shí)，必須要使用用戶名和密碼才能登錄。非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化管理系統(tǒng)登錄流程如圖5所示。

3? 平臺效果測試

3.1? 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

為了檢測本文研究的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)資源數(shù)字化管理系統(tǒng)的有效性，與傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，根據(jù)結(jié)果分析系統(tǒng)效果。

3.2? 實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1所示。

3.3? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

管理效率對比結(jié)果見圖6。分析圖6可知，當(dāng)管理個數(shù)為10個時(shí)，傳統(tǒng)系統(tǒng)的管理時(shí)間為82 s，本文系統(tǒng)的管理時(shí)間為51 s;當(dāng)管理個數(shù)為20個時(shí)，傳統(tǒng)系統(tǒng)的管理時(shí)間為85 s，本文系統(tǒng)的管理時(shí)間為53 s;當(dāng)管理個數(shù)為30個時(shí)，傳統(tǒng)系統(tǒng)的管理時(shí)間為92 s，本文系統(tǒng)的管理時(shí)間為46 s。管理安全性對比結(jié)果見表2。危險(xiǎn)指數(shù)越高，系統(tǒng)的管理安全性越低。根據(jù)表2可知，本文研究的系統(tǒng)危險(xiǎn)指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)系統(tǒng)。由此可見，本文研究的系統(tǒng)在運(yùn)行過程中更加安全，更加穩(wěn)定。

3.4? 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

本文研究的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)同時(shí)具備多項(xiàng)功能，由于在接收到命令后，系統(tǒng)的硬件模塊是同時(shí)運(yùn)行的，所以工作過程安全性極高，穩(wěn)定性好。本文研究的系統(tǒng)由于經(jīng)過了一段時(shí)間的調(diào)試，所以操作簡單，容易上手，能夠滿足用戶提出的各項(xiàng)要求。每項(xiàng)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)都有對應(yīng)的編號，用戶在上傳信息后，信息須通過后臺審核才能顯示，保密效果好。相較于傳統(tǒng)系統(tǒng)，本文系統(tǒng)在運(yùn)行成本上也具有很大的優(yōu)勢，是一個十分具有發(fā)展前景的管理系統(tǒng)。

4? 結(jié)? 語

本文引用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，針對非物質(zhì)文化遺產(chǎn)設(shè)計(jì)一種數(shù)字化管理系統(tǒng)。對非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的管理需求進(jìn)行分析，采用不同概念設(shè)計(jì)模塊，通過詳細(xì)設(shè)計(jì)完善系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，在分析需求后，進(jìn)行概念設(shè)計(jì)和相機(jī)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)具備瀏覽、查詢、發(fā)布、管理等功能，運(yùn)行過程簡單，穩(wěn)定性高，能夠?qū)崿F(xiàn)對象的數(shù)字化管理和保護(hù)。

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